為神舟十四號(hào)穿上“護(hù)甲”“隔熱衣”提供“照明器”

圖片：中國(guó)載人航天官網(wǎng)網(wǎng)站

2022年6月5日10時(shí)44分，神舟十四號(hào)載人飛船成功發(fā)射。其中，中國(guó)科學(xué)院上海分院多家研究所成果應(yīng)用其中，為逐夢(mèng)太空提供周密保障。

給航天器穿上全方位“護(hù)甲”

宇宙空間是一個(gè)極高真空環(huán)境，航天器與外部環(huán)境的熱交換只有熱輻射一種方式，沒有熱傳導(dǎo)，也沒有熱對(duì)流。當(dāng)太陽(yáng)直接照射到航天器表面，如果沒有加防護(hù)層，溫度會(huì)很快升到100攝氏度以上，而在太陽(yáng)照射不到的區(qū)域，溫度又會(huì)降到零下100攝氏度以下。因此，每個(gè)航天器上都有一套經(jīng)過精密計(jì)算、設(shè)計(jì)的熱控制系統(tǒng)，包含熱控涂層、熱防護(hù)材料以及熱管等。不管外部環(huán)境變化多么劇烈，這套系統(tǒng)都能使航天器內(nèi)部維持在合適的溫度范圍，保證艙內(nèi)航天員安全和儀器設(shè)備正常工作。在航空航天隊(duì)伍里，上海硅酸鹽所就是給航天器穿上全方位“護(hù)甲”的行家里手。

上海硅酸鹽所是國(guó)內(nèi)最早開展特種無機(jī)熱控涂層材料研究的單位，自我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”用鋁光亮陽(yáng)極氧化無機(jī)熱控涂層研制任務(wù)開始，承擔(dān)了我國(guó)幾乎所有型號(hào)航天器用特種無機(jī)熱控涂層的研制和生產(chǎn)任務(wù)，多種涂層與材料解決了“卡脖子”問題，先后完成了60余種不同比值無機(jī)熱控涂層材料的研發(fā)和自主可控制備，成功應(yīng)用于風(fēng)云系列衛(wèi)星、載人航天工程、探月工程、北斗組網(wǎng)衛(wèi)星、火星探測(cè)“天問一號(hào)”以及空間站等多個(gè)國(guó)家重大型號(hào)，是我國(guó)無機(jī)熱控涂層材料與部件的重要研發(fā)基地。

此次神舟十四號(hào)發(fā)射任務(wù)中，上海硅酸鹽研究所研制的長(zhǎng)壽命低比值無機(jī)熱控涂層、耐高溫隔熱材料與組件、返回艙舷窗防燒蝕污染涂層、姿控發(fā)動(dòng)機(jī)熱防護(hù)材料、艙內(nèi)通道照明和儀器儀表等多種載荷表面高輻射熱控涂層、舷窗玻璃及光學(xué)涂層、消雜散光涂層、不銹鋼灰色化學(xué)轉(zhuǎn)換熱控涂層、返回艙防熱天線窗等十余種涂層與部件得到應(yīng)用。研制的高溫壓電陶瓷應(yīng)用于長(zhǎng)征二號(hào)F遙十四運(yùn)載火箭遙測(cè)系統(tǒng)。

為航天器外表面研制“隔熱衣”

航天器在太空工作的空間熱環(huán)境非常極端。航天器進(jìn)入軌道后，處于地球大氣層以外的超高真空空間環(huán)境，朝向太陽(yáng)的表面溫度非常高，而背向太陽(yáng)的表面則非常低。為了保證儀器設(shè)備表面溫度處于正常工作狀態(tài)，航天器設(shè)計(jì)師常通過在航天器外表面使用不同的太陽(yáng)吸收率和熱輻射率的涂層來調(diào)節(jié)其熱平衡溫度，以保證其在合適的使用溫度內(nèi)工作。中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所是我國(guó)系統(tǒng)研制有機(jī)溫控涂層的唯一單位。

有機(jī)溫控涂層研制組是上世紀(jì)六十年代為滿足我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”研制而成立的。幾十年來，幾代研制組科研人員克服了大量技術(shù)和裝備上的困難，團(tuán)結(jié)協(xié)作，刻苦攻關(guān)，研制出幾十種不同用途的有機(jī)溫控涂層，應(yīng)用于我國(guó)已發(fā)射和在研的各類衛(wèi)星和航天器型號(hào)上。在此次任務(wù)中，上海有機(jī)化學(xué)研究所研制的有機(jī)溫控涂層、導(dǎo)航用陀螺油助力神舟十四成功發(fā)射。

空間LED照明系統(tǒng)照亮太空

本次任務(wù)中，上海技術(shù)物理研究所承擔(dān)研制交會(huì)對(duì)接燈a/b、軌道艙照明燈和返回艙照明燈等4臺(tái)光電產(chǎn)品。交會(huì)對(duì)接燈屬于神舟飛船儀表與照明分系統(tǒng)配套單機(jī)，配置在載人運(yùn)輸飛船艙外，在交會(huì)對(duì)接過程中為GNC分系統(tǒng)的TV攝像機(jī)拍攝提供照明。軌道艙照明燈和返回艙照明燈為航天員在艙內(nèi)工作生活提供照明。

上海技物所空間LED照明系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)（部分成員） 技物所供圖

LED照明系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)照明產(chǎn)品，具有壽命長(zhǎng)、體積小、效率高、抗震性能佳、響應(yīng)速率快、驅(qū)動(dòng)電壓低等優(yōu)點(diǎn)，是太空照明的理想方案。上海技術(shù)物理研究所先后為神舟七號(hào)到十三號(hào)載人飛船，天宮一號(hào)、二號(hào)，天舟一號(hào)等載人航天任務(wù)和實(shí)踐系列衛(wèi)星研制空間LED照明系統(tǒng)。其中，中國(guó)神舟七號(hào)飛船上用于航天員出艙行走以及太空?qǐng)D像拍攝的照明系統(tǒng)，是世界上第一次使用LED光源作為載人航天器的照明系統(tǒng)，也是我國(guó)首個(gè)用于太空艙外的照明系統(tǒng)。

近20年來，上海技物所空間照明團(tuán)隊(duì)敢打敢拼、接續(xù)奮斗，產(chǎn)品功能從白光照明擴(kuò)展到植物培養(yǎng)、可見光通信、殺菌消毒、定標(biāo)光源等領(lǐng)域，光譜也從可見光擴(kuò)展到覆蓋紫外、可見光、近紅外等波段。團(tuán)隊(duì)目前正有序推進(jìn)神舟飛船后續(xù)任務(wù)航天照明產(chǎn)品研制，將持續(xù)在未來幾年為載人航天工程任務(wù)提供高可靠的航天照明產(chǎn)品。